CN210899208U - 就地化保护智能管理单元测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种就地化保护智能管理单元测试装置。装置包括：CPU芯片、FPGA芯片、站控层以太网接口、保护专网以太网接口及触摸显示屏；CPU芯片接收全站系统配置文件及测试指令，向FPGA芯片发出测试信号；FPGA芯片将测试信号通过站控层以太网接口传输至站控层网络或通过保护专网以太网接口传输至就地化保护专网，经由站控层网络或就地化保护专网传输至智能管理单元，FPGA芯片接收智能管理单元的反馈信号，将反馈信号发送至CPU芯片；CPU芯片接收到反馈信号后，将测试结果发送至触摸显示屏进行显示。本实用新型的测试装置可以便捷准确的对智能管理单元进行测试，同时具有测试准确性高、测试简便、通信便捷等优点。

Description

就地化保护智能管理单元测试装置

技术领域

本实用新型涉及就地化保护智能管理单元测试技术领域，尤指一种就地化保护智能管理单元测试装置。

背景技术

就地化保护智能管理单元(以下简称“智能管理单元”)是就地化保护体系中的重要设备，它的作用是对就地化保护装置进行智能管理，整合元件保护各子机信息，通过代理服务实现站控层设备与就地化保护的信息交互。智能管理单元在变电站中的网络结构图如图1所示。站内就地化保护SV/GOOSE/MMS三网合一，组成保护专网。智能管理单元与保护专网连接，获取保护数据，同时连接站控层MMS网，将保护数据传送给其他站控层设备。

就地化保护在站端的组网方式不同于智能变电站的普通保护。普通保护在站端直接接入站控层MMS双网，站控层设备直接从站控层网络获取保护信息(如图1中测控设备的组网方式)。而就地化保护组成保护专网，接入智能管理单元。智能管理单元与保护专网连接，获取保护数据，同时连接站控层MMS网，将保护数据传送给其他站控层设备，也就是智能管理单元分别跨接在就地化保护专网和站控层MMS网之间，起到承上启下的作用。智能管理单元的功能分成基本功能和高级功能。基本功能包括实现变电站内就地化保护装置的集中界面展示、操作管理、备份管理、信息存储、故障信息管理、远程功能，高级功能包括自动生成主接线图、继电保护运行巡视、带负荷试验、过程层自动配置。对就地化无防护安装的继电保护装置，必须配置智能管理单元，但目前针对智能管理单元的测试存在测试效率低、通信不便捷、测试繁琐等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供一种就地化保护智能管理单元测试装置，所述装置包括：CPU芯片、FPGA芯片、站控层以太网接口、保护专网以太网接口及触摸显示屏；

所述CPU芯片与所述FPGA芯片及所述触摸显示屏连接，所述CPU芯片接收全站系统配置文件及测试指令，向所述FPGA芯片发出测试信号；

所述FPGA芯片将所述测试信号通过所述站控层以太网接口传输至站控层网络或通过所述保护专网以太网接口传输至就地化保护专网，经由站控层网络或就地化保护专网传输至智能管理单元，所述FPGA芯片接收所述智能管理单元的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述CPU芯片；

所述CPU芯片接收到所述反馈信号后，将测试结果发送至所述触摸显示屏进行显示。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述CPU芯片连接，用于存储内部数据及外部数据。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述数据存储模块包括SD存储卡、DDR内存及EEPROM存储器。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述装置还包括输入输出接口模块，所述输入输出接口模块与所述CPU芯片连接，用于外部数据的导入及内部数据的输出。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述输入输出接口模块包括USB接口。

本实用新型的测试装置可以便捷准确的对智能管理单元进行测试，同时具有测试准确性高、测试简便、通信便捷等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为智能管理单元在变电站中的网络结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种就地化保护智能管理单元测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中智能管理单元的功能示意图；

图4为本实用新型实施例中测试装置的测试功能示意图；

图5为本实用新型实施例中另一种智能管理单元网络结构示意图；

图6为本实用新型实施例中智能管理单元代理通信模式图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种就地化保护智能管理单元测试装置。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型涉及的术语包括：智能电子设备Intelligent Electronic Device；IED，包含一个或多个处理器，可接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装置，例如：电子多功能仪表、数字保护、控制器等，为具有一个或多个特定环境中特定逻辑接点行为且受制于其接口的装置。MMS：Manufacturing Message Specification，MMS即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备(IED)、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性(Interoperation)。SV：Sampled Value，采样值，基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务，以及这些模型对象和服务到ISO/IEC8802-3帧之间的映射。GOOSE：Generic Object Oriented SubstationEvent，GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号(命令)，具有高传输成功概率。IED能力描述文件IED CapabilityDescription；ICD文件，由装置厂商提供给系统集成厂商，该文件描述IED提供的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通信参数。全站系统配置文件SubstationConfiguration Description；SCD文件，应全站唯一，该文件描述所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，由系统集成厂商完成，SCD文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本号等内容。IED实例配置文件ConfiguredIED Description；CID文件，每个装置有一个，由装置厂商根据SCD文件中本IED相关配置生成。

如图2所示为本实用新型实施例一种就地化保护智能管理单元测试装置的结构示意图，图中所示装置包括：CPU芯片、FPGA芯片、站控层以太网接口、保护专网以太网接口及触摸显示屏；其中，图中标注了各个部分可选用的型号。

所述CPU芯片与所述FPGA芯片及所述触摸显示屏连接，所述CPU芯片接收全站系统配置文件及测试指令，向所述FPGA芯片发出测试信号；

所述FPGA芯片将所述测试信号通过所述站控层以太网接口传输至站控层网络或通过所述保护专网以太网接口传输至就地化保护专网，经由站控层网络或就地化保护专网传输至智能管理单元，所述FPGA芯片接收所述智能管理单元的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述CPU芯片；

所述CPU芯片接收到所述反馈信号后，将测试结果发送至所述触摸显示屏进行显示。

作为本实用新型的一个实施例，装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述CPU芯片连接，用于存储内部数据及外部数据。

在本实施例中，数据存储模块包括SD存储卡、DDR内存及EEPROM存储器。

作为本实用新型的一个实施例，装置还包括输入输出接口模块，所述输入输出接口模块与所述CPU芯片连接，用于外部数据的导入及内部数据的输出。

在本实施例中，输入输出接口模块包括USB接口。

具体的，本实用新型的测试装置包括：

1、人机交互和显示部分：触摸显示屏，实现HMI人机交互和界面显示；

2、数据存储部分：由SD存储卡、DDR内存和EEPROM存储器组成，实现外部数据：如SCD文件和内部数据：如测试装置软件程序、配置文件等的存储功能；

3、输入输出接口部分：USB接口，实现外部数据：如SCD文件的导入，和测试结果如：测试报表的输出。

4、CPU部分：CPU芯片，运行Linux操作系统，并作为测试装置软件的运行平台。

5、通信接口部分：包括站控层以太网接口和保护专网以太网接口，是与被测对象智能管理单元的数据交换接口。其中，在CPU芯片和以太网芯片中增加了FPGA芯片，目的是实时处理大量通信数据，并能精确保证通信报文的时序，同时在进行复杂算法计算时减少CPU的负担。

在本实用新型一具体实施例中，智能管理单元在就地化保护简化网络中的功能如图3所示。由于就地化保护是61850服务端，监控和远动是61850客户端，所以，智能管理单元对下是61850客户端M61850_C，与各个就地化保护进行通信；对上是61850服务端M61850_S，与监控和远动进行通信。

根据智能管理单元的功能和特点，本实用新型的就地化保护智能管理单元测试装置能对就地化保护的智能管理单元的功能进行自动测试。

本实用新型测试装置可以模拟监控、远动、以及多个保护装置与被测智能管理单元进行通信，并按照一定的测试规则发送激励报文，然后判断智能管理单元的动作行为，从而检测智能管理单元的功能是否正确。如图4所示。

测试装置还包括由人机界面(HMI)、61850客户端模拟模块(T61850_C)和61850服务端模拟模块(T61850_S)三部分，这三部分各自独立，互不影响，通过自定义的通信规约进行通信并协同工作。

测试装置跨接在站控层网络和就地化保护专网之间，T61850_C模块模拟监控和远动系统和智能管理单元的M61850_S部分进行通信，T61850_S模块模拟就地化保护装置和智能管理单元的M61850_C部分进行通信，HMI统一调度T61850_C模块和T61850_S模块，接受测试人员的控制指令，并实现测试用例的生成以及测试结果的判定等高级功能。

具体的测试过程为：

1、测试装置从HMI读入SCD文件，在内部数据库中生成所有的测试信号点的数据表，并按照遥控、遥测和遥信分类存储，数据表如表1所示。

数据表如表1所示。

表1

2、选择需要测试的信号点，开始自动测试。

3、测试装置根据SCD文件中的IED信息，启动以下两个服务：一是让T61850_S虚拟出所有需要模拟的就地化保护IP，并启动相应61850服务，等待智能管理单元的M61850_C连接；二是让启动T61850_C客户端服务，连接智能管理单元的M61850_S。

4、测试装置与智能管理单元的M61850_C和M61850_S都连接成功后，自动测试可以进行，测试分为遥控测试、遥测测试和遥信测试三类。下面分别举例说明。

遥控测试：

1、HMI将数据库中的某个遥控信号取出，比如取出信号为：“遥控5051断路器”，并设定其值为1(合闸)，然后将此信号的“Ref+值”，也就是：“CB5051CTRL/CSWI1$CO$Pos和1”这两个信息发给T61850_C，T61850_C根据“Ref+值”信息，组成mms客户端报文数据帧，然后发到站控层网络上。(注：此处只是为了描述测试流程，简化了实际遥控过程中的选择和确认步骤)

2、智能管理单元的M61850_S模块收到站控层网络上的mms客户端报文数据帧后，经过智能管理单元内部的分析、存储和转换后，从M61850_C模块发出到就地化保护专网上。

3、测试装置的T61850_S端从就地化保护专网上收到智能管理单元发出的信号后，将其解析为“Ref+值”的数据，然后发送给HMI。

4、HMI根据接收到的“Ref+值”，与上面步骤1中取出信号的“Ref+值”进行比较，一致为正确，否则为错误。

5、设定取出信号的值为0(分闸)，重复1～4步骤。

遥测测试：

1、HMI将数据库中的某个遥测信号取出，比如取出信号为：“5051断路器A相电流”，并设定其值为0.55A，然后将此信号的“Ref+值”，也就是：“PB5051APROT/MMXU1$MX$A$phsA和0.55”这两个信息发给T61850_S，T61850_S根据“Ref+值”信息，组成mms服务端报文数据帧，然后发到就地化保护专网上。

2、智能管理单元的M61850_C模块收到就地化保护专网上的mms服务端报文数据帧后，经过智能管理单元内部的分析、存储和转换后，从M61850_S模块发出到站控层网络上。

3、测试装置的T61850_C端从站控层网络上收到智能管理单元发出的信号后，将其解析为“Ref+值”的数据，然后发送给HMI。

4、HMI根据接收到的“Ref+值”后与取出信号的“Ref+值”进行比较，一致为正确，否则为错误。

遥信测试：

1、HMI将数据库中的某个遥信信号取出，比如取出信号为：“分相跳闸位置TWJa”，并设定其值为1(合位)，然后将此信号的“Ref+值”，也就是：“PB5051A/PROT/GGIO17$ST&Ind1和1”这两个信息发给T61850_S，T61850_S根据“Ref+值”信息，组成mms服务端报文数据帧，然后发到就地化保护专网上。

2、智能管理单元的M61850_C模块收到就地化保护专网上的mms服务端报文数据帧后，经过智能管理单元内部的分析、存储和转换后，从M61850_S模块发出到站控层网络上。

3、测试装置的T61850_C端从站控层网络上收到智能管理单元发出的信号后，将其解析为“Ref+值”的数据，然后发送给HMI。

4、HMI根据接收到的“Ref+值”后与取出信号的“Ref+值”进行比较，一致为正确，否则为错误。

5、设定取出信号的值为0(分位)，重复1～4步骤。

此外，由于就地化保护技术发展迅速，当前也出现了如图5所示的智能管理单元网络结构图。其中，智能管理单元往上不与站控层网络相连，而是直接通过IEC 103规约传送给远方检修主站。虽然此种模式与图1不同，但是对于智能管理单元的测试技术来说，除了往上的通信规约不一样外(图1为61850规约、图5为103规约)，对智能管理单元的测试技术和测试流程基本一样，所以，本实用新型测试装置也适用于这种网络结构的智能管理单元的测试。

本实用新型测试装置的HMI端、T61850_C端和T61850_S端完全解耦，互不影响，不同的测试用例只需在HMI中编辑即可，与T61850_C端和T61850_S端无关。测试装置能够自动完成智能管理单元的功能测试。

另外，DL/T 860为变电站内站控层设备与间隔层设备的通信标准，将其应用于智能管理单元与远方主站之间通信时，根据代理模式通信特点，需做适当扩展。通过智能管理单元实现变电站二次设备与远方主站通信，把变电站内各个物理IED映射为智能管理单元的虚拟IED，虚拟IED的数据模型和物理IED保持一致，所有虚拟IED以同一个IP地址实现与远方主站客户端的数据访问服务。智能管理单元代理通信模式如图6所示。

本实用新型的测试装置，可以便捷准确的对智能管理单元进行测试，同时具有测试准确性高、测试简便、通信便捷等优点

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种就地化保护智能管理单元测试装置，其特征在于，所述装置包括：CPU芯片、FPGA芯片、站控层以太网接口、保护专网以太网接口及触摸显示屏；

所述CPU芯片与所述FPGA芯片及所述触摸显示屏连接，所述CPU芯片接收全站系统配置文件及测试指令，向所述FPGA芯片发出测试信号；

所述FPGA芯片将所述测试信号通过所述站控层以太网接口传输至站控层网络或通过所述保护专网以太网接口传输至就地化保护专网，经由站控层网络或就地化保护专网传输至智能管理单元，所述FPGA芯片接收所述智能管理单元的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述CPU芯片；

所述CPU芯片接收到所述反馈信号后，将测试结果发送至所述触摸显示屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述CPU芯片连接，用于存储内部数据及外部数据。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据存储模块包括SD存储卡、DDR内存及EEPROM存储器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括输入输出接口模块，所述输入输出接口模块与所述CPU芯片连接，用于外部数据的导入及内部数据的输出。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述输入输出接口模块包括USB接口。

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